MEJORAS PARA MÉTODOS DE SINCRONIZACIÓN PARA REDES DE RADIOCOMUNICACIÓN MÓVIL DE DIFUSIÓN SIMULTÁNEA MONOFRECUENCIA.

Mejoras para métodos de sincronización para redes de radiocomunicación móvil de difusión simultánea monofrecuencia La presente invención se refiere al campo de radiocomunicación móvil analógica y digital en una red de difusión simultánea (simulcast) monofrecuencia, y específicamente al aspecto de la sincronización de frecuencias de las estaciones repetidoras de radio de una red de difusión simultánea. Las redes de difusión simultánea se usan ampliamente en la actualidad, especialmente para la configuración de infraestructura para sistemas de radiocomunicación móvil profesionales, ya que ofrecen cobertura de radio extendida de un territorio, conexiones de alta calidad y el uso de servicios de valor añadido sin requerir un aumento en las frecuencias de radio, a diferencia de los sistemas celulares cuya arquitectura requiere un gran número de canales de radio disponibles. Los sistemas de radiocomunicación móvil profesionales proporcionan servicios de comunicación (como telefonía, transmisión de datos y posicionamiento por radio a grupos de usuarios cerrados) y cumplen los requisitos de comunicación de organizaciones públicas o privadas cuya estructura requiere conexiones entre un centro de control y unidades distribuidas por un territorio. Durante varios años ha existido una demanda creciente de redes de radiocomunicación de acceso público o privado para aplicaciones de radiocomunicación para fines profesionales, por ejemplo de fuerzas de seguridad públicas, operadores de servicios públicos, compañías de transportes o simplemente empresas que cuentan con sus propias flotas de vehículos y que necesitan gestionar un gran número de empleados que actúan según una base móvil en áreas locales, regionales o nacionales. Las redes de difusión simultánea proporcionan una respuesta sencilla y extensa a estos requisitos, siendo altamente adaptables a cualquier configuración de emergencia del territorio que se cubrirá. En la figura 1 se ilustra una red de difusión simultánea de ejemplo, y comprende una estación principal conectada por medio de un primer canal (a la frecuencia f1) a una pluralidad de estaciones repetidoras por satélite o secundarias (o a una pluralidad de estaciones principales secundarias, posiblemente con una pluralidad de niveles jerárquicos, que conectan numerosas estaciones repetidoras remotas) que transmiten simultáneamente la misma señal (y reciben señales de los terminales de usuario) en un segundo canal de radio común (a la frecuencia f2) en áreas de cobertura correspondientes. Cada estación repetidora cubre una parte del área de cobertura total de la red. Las áreas de cobertura de las estaciones repetidoras individuales pueden superponerse, creando así áreas en las que un terminal transceptor móvil recibe señales de potencia comparable de dos o más estaciones simultáneamente. Para asegurar un funcionamiento correcto y un buen rendimiento, las redes de difusión simultánea requieren una sincronización de frecuencias precisa. Esto se debe a que, en redes de difusión simultánea que no están sincronizadas con precisión, las señales de recepción de terminales móviles de dos o más estaciones repetidoras en niveles de potencia comparables sufren degradación en la calidad de la señal: en el caso de una señal analógica, la relación señal-ruido empeora, mientras que en el caso de una señal digital los errores en los bits recibidos aumentan, empeorando así la tasa de errores en los bits (BER). No es posible conseguir una sincronización precisa entre las estaciones repetidoras usando osciladores de alta estabilidad en cada estación (redes cuasi síncronas), y la solución preferida ha sido difundir un tono de sincronización a los osciladores individuales por medio de un canal dedicado (a una frecuencia en la gama UHF). Por ejemplo, la patente de EE.UU. 5.059.926 resuelve el problema de sincronización de frecuencias usando contadores y un conjunto de señalización dedicada que se intercambia periódicamente entre la estación principal y las estaciones secundarias de la red, de tal manera que los osciladores de las estaciones secundarias están sincronizados con el oscilador de la estación principal. Sin embargo, este método es ineficaz, ya que tiene el inconveniente de requerir un conjunto de señales dedicadas para el fin de sincronizar todos los osciladores. Esto aumenta las demandas de recursos del uso de las conexiones de radio reduciendo la anchura de banda disponible para la señal útil, y hace imposible realizar la sincronización cuando la red está ocupada en la transmisión de tráfico generado por el usuario. La patente IT 1.248.029 a nombre de Prod-El describe un innovador método de sincronización, que usa la frecuencia de la portadora con modulación en amplitud o en ángulo de la señal útil retransmitida por las estaciones repetidoras a los terminales transceptores, de manera que las señales que llevan el tráfico de usuario se usan directamente sin necesidad de señalización adicional. 2   Esto permite que se use la anchura de banda total disponible de una forma más eficaz para transmitir información útil, incrementando así la velocidad de transmisión, o que se proporcionen nuevos servicios de valor añadido. El documento WO-00/55996 desvela un sistema repetidor para un sistema de transmisión por radio que comprende una red de emisores que operan con las mismas frecuencias portadoras. El sistema repetidor comprende un oscilador de reloj para proporcionar una entrada de reloj en un primer oscilador controlable de un demodulador de entrada y un segundo oscilador controlable de un modulador de salida, respectivamente. El primer oscilador controlable se controla mediante una primera válvula de control de manera que la frecuencia de la señal demodulada se aproxima a un valor deseado. El segundo oscilador controlable está controlado por un segundo valor de control de manera que la señal de salida modulada tiene una frecuencia de salida predeterminada. Los medios de controlador obtienen el segundo valor de control del primer valor de control. Como el error de reloj del sistema repetidor se compensa en el demodulador, la precisión de reloj del sistema repetidor no influye directamente en la precisión de la frecuencia de salida, y un oscilador de reloj de precio moderado y tamaño moderado puede usarse para conseguir un sistema repetidor económico. El objeto de la presente invención es proporcionar una mejora adicional para redes de difusión simultánea que funcionan con sincronización de portadora, con el fin de hacer la sincronización de frecuencias de una red completa extremadamente rápida, lo que es una característica ventajosa para el procesamiento de señales analógicas, y esencial para el procesamiento de señales digitales. Según la presente invención, este objeto se consigue por medio de un equipo que tiene las características según la reivindicación 1, y de un método que tiene las características según la reivindicación 10. La invención también propone una estación repetidora y una red de radiocomunicación de difusión simultánea monofrecuencia según se reivindica. Brevemente, la presente invención proporciona un método de sincronización, adaptado para redes de difusión simultánea con estaciones repetidoras conectadas a una estación principal por medio de un enlace de radio y que opera con modulación de fase o de frecuencia, del tipo analógico o digital, basado en la recuperación precisa de una referencia de sincronización de la señal enviada por la estación principal. Esto se consigue proporcionando a la estación repetidora un primer bucle de control de sincronización adaptado para proporcionar una señal de control para el oscilador local de la estación repetidora, y un segundo bucle de control de sincronización adaptado para suministrar una señal para compensar la diferencia residual en sincronización entre el oscilador local y el oscilador principal directamente en la fase de transmisión de señal a los terminales de usuario. Además se desvelarán características y ventajas adicionales de la invención más completamente en la siguiente descripción detallada de una forma de realización de la invención, proporcionada a modo de ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que: la figura 1 es una ilustración esquemática de una red de radiocomunicación de difusión simultánea monofrecuencia; la figura 2 es una ilustración esquemática de la arquitectura de circuitos de una estación repetidora de la red de la figura 1, con recuperación de sincronización desde la portadora según la invención; la figura 3 es un diagrama de circuitos de un dispositivo de recuperación de sincronización según la invención; la figura 4 es un diagrama de un módulo de circuito para estimar el desplazamiento de frecuencia para una señal analógica;... [Seguir leyendo]

1. Disposición de circuitos para sincronizar las señales de comunicación entre una estación repetidora (S) de una red de radiocomunicación de difusión simultánea monofrecuencia (N) y terminales de usuario (T) con respecto a una señal de referencia de frecuencia universal enviada por una estación central (M) de la red (N) que se comunica con dicha estación repetidora (S), comprendiendo dicha disposición de sincronización: - un circuito oscilador (20) adaptado para producir una señal de referencia de frecuencia local para sintonizar medios de receptor (10) de la estación (S) a una primera frecuencia operativa (f1) para demodular las señales recibidas de la estación central (M), y para sintonizar medios de emisor (14) de la estación (S) a una segunda frecuencia operativa (f2) para transmitir las señales a los terminales de usuario (T), y - medios (30; 32) para determinar un desplazamiento de frecuencia entre dicha señal de referencia de frecuencia universal recibida de la estación central (M) y dicha señal de referencia de frecuencia local; caracterizada porque incluye: - primeros medios de control de frecuencia (40), para sintonizar dicho circuito oscilador local (20) a la frecuencia de dicha señal de referencia universal, y dispuestos para variar su frecuencia de oscilación sobre la base de dicho desplazamiento de frecuencia determinado, en una primera configuración de bucle de control lento de realimentación; y - segundos medios de control de frecuencia (42) dispuestos para proporcionar a dichos medios de emisor (14) una señal para compensar la diferencia residual en sincronización entre la frecuencia de oscilación del circuito oscilador local (16), con respecto al cual se sintonizan dichos medios de emisor (14), y la frecuencia de la señal de referencia universal, en una segunda configuración de bucle de control rápido directo, cuando el control lento no ha alcanzado la convergencia. 2. Disposición según la reivindicación 1, en la que dicha señal de referencia de frecuencia universal es una onda portadora de una señal de comunicación analógica con modulación en ángulo entre dicha estación central (M) y dicha estación repetidora (S). 3. Disposición según la reivindicación 1, en la que dicha señal de referencia de frecuencia universal es una onda portadora de una señal de comunicación digital con modulación en ángulo entre dicha estación central (M) y dicha estación repetidora (S). 4. Disposición según las reivindicaciones 2 y 3, que comprende un primer módulo (30) para determinar un desplazamiento de frecuencia de una señal de comunicación analógica y un segundo módulo (32) para determinar un desplazamiento de frecuencia de una señal de comunicación digital, estando estos módulos adaptados para recibir una señal de comunicación demodulada correspondiente en sus entradas. 5. Disposición según la reivindicación 4, en la que dicho módulo (30) para determinar un desplazamiento de frecuencia de una señal de comunicación analógica comprende un filtro de paso bajo (52) para filtrado de banda estrecha en torno al componente continuo de la señal demodulada. 6. Disposición según la reivindicación 4 o 5, en la que dicho módulo (32) para determinar un desplazamiento de frecuencia de una señal de comunicación digital comprende: - medios (62) para convertir la señal digital en símbolos, para cada paquete recibido; - medios para comparar una secuencia de símbolos recibidos (ak) de cada paquete con una secuencia correspondiente de símbolos esperados (ak) para el mismo paquete; y - medios (68) para determinar el desplazamiento medio de los símbolos de la secuencia. 7. Disposición según la reivindicación 5 o 6, en la que los primeros medios de control de frecuencia (40) comprenden: - medios (70) para conmutar entre un primer canal de entrada analógica y un segundo canal de entrada digital, llevando estos canales señales de estimación de desplazamiento de frecuencia para señales de comunicación analógicas y digitales, respectivamente; - un filtro de bucle (72) aguas abajo de dichos medios de conmutación (70); y - medios convertidores D/A (74) en serie con dicho filtro (72). 8   8. Disposición según la reivindicación 5 o 6, en la que los segundos medios de control de frecuencia (42) comprenden: - medios (80) para conmutar entre un primer canal de entrada analógica y un segundo canal de entrada digital, llevando estos canales señales de estimación de desplazamiento de frecuencia para señales de comunicación analógicas y digitales, respectivamente; - aguas abajo de estos medios de conmutación (80), un circuito multiplicador para cambio de escala del desplazamiento estimado como una función de la proporción entre dichas frecuencias operativas de transmisión primera (f1) y segunda (f2). 9. Disposición según la reivindicación 8, en la que dicho canal de entrada digital comprende un filtro de paso bajo (82). 10. Método para sincronizar las señales de comunicación entre una estación repetidora (S) de una red de radiocomunicación de difusión simultánea monofrecuencia (N) y terminales de usuario (T) con respecto a una señal de referencia de frecuencia universal enviada por una estación central (M) de la red (N) que se comunica con dicha estación repetidora (S), comprendiendo el método las operaciones de: - producción por un circuito oscilador (20) de una señal de referencia de frecuencia local para sintonizar medios de receptor (10) de la estación (S) a una primera frecuencia operativa (f1) para demodular las señales recibidas de la estación central (M), y para sintonizar medios de emisor (14) de la estación (S) a una segunda frecuencia operativa (f2) para transmitir las señales a los terminales de usuario (T), y - determinación de un desplazamiento de frecuencia entre dicha señal de referencia de frecuencia universal recibida de la estación central (M) y dicha señal de referencia de frecuencia local; caracterizado porque incluye las operaciones de: - variación de la frecuencia de oscilación de dicho circuito oscilador local (20) sobre la base de dicho desplazamiento de frecuencia determinado, con el fin de sintonizar este circuito a la frecuencia de dicha señal de referencia universal, en una primera configuración de bucle de control lento de realimentación; y - suministro de dichos medios de emisor (14) con una señal para compensar la diferencia residual en sincronización entre la frecuencia de oscilación del circuito oscilador local (16) con respecto al cual se sintonizan esos medios y la frecuencia de señal de referencia universal, en una segunda configuración de bucle de control rápido directo, cuando el control lento no ha alcanzado la convergencia. 11. Método según la reivindicación 10, en el que dicha señal de referencia de frecuencia universal es una onda portadora de una señal de comunicación analógica con modulación en ángulo entre dicha estación central (M) y dicha estación repetidora (S). 12. Método según la reivindicación 10, en el que dicha señal de referencia de frecuencia universal es una onda portadora de una señal de comunicación digital con modulación en ángulo entre dicha estación central (M) y dicha estación repetidora (S). 13. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que la determinación de un desplazamiento de frecuencia de una señal de comunicación analógica comprende filtrado de paso de banda estrecha en torno al componente continuo de la señal demodulada. 14. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que la determinación de un desplazamiento de frecuencia de una señal de comunicación digital comprende: - la conversión de la señal digital en símbolos, para cada paquete recibido; - la comparación de una secuencia de símbolos recibidos (ak) de cada paquete con una secuencia correspondiente de símbolos esperados (ak) para el mismo paquete; y - la determinación del desplazamiento medio de los símbolos de la secuencia. 15. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, en el que la sintonización de la frecuencia de oscilación del circuito oscilador local (20) a la frecuencia de dicha señal de referencia universal comprende: - la selección del canal de entrada que lleva la señal de estimación de desplazamiento de frecuencia con la señal de comunicación, desde un primer canal de entrada para señales de comunicación analógicas y un segundo canal de entrada para señales de comunicación digitales; 9   - el bloqueo de frecuencia a dicha señal de referencia universal; y - la conversión digital/analógica de dicha señal de referencia universal bloqueada. 16. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15, en el que la compensación de la diferencia de sincronización residual entre la frecuencia de oscilación del circuito oscilador local (20) y la frecuencia de la señal de referencia universal comprende: - la selección del canal de entrada que lleva la señal de estimación de desplazamiento de frecuencia con la señal de comunicación, desde un primer canal de entrada para señales de comunicación analógicas y un segundo canal de entrada para señales de comunicación digitales; y - el cambio de escala del desplazamiento estimado en función de la proporción entre dichas frecuencias operativas de transmisión primera (f1) y segunda (f2). 17. Estación repetidora (S) de una red de radiocomunicación de difusión simultánea monofrecuencia (N), que comprende una disposición de circuitos según las reivindicaciones 1 a 9 para sincronizar las señales de comunicación con terminales de usuario (T) con respecto a una señal de referencia de frecuencia universal enviada por una estación central (M) de la red. 18. Red de radiocomunicación de difusión simultánea monofrecuencia (N), que comprende una pluralidad de estaciones repetidoras (S) según la reivindicación 17.   11   12   13